Récepteur deTélécommande à Ultrason

Récepteur deTélécommande à Ultrason
Thème2 Récepteur deTélécommande à Ultrason Fonction Alimenter Fonction Amplifier Fonction Filtrer Fonction Comparer

Présentation Emetteur Recepteur Compléments
Introduction Objectif Concevoir le récepteur de la télécommande par ultrason qui permettra de faire avancer le robot par appui sur un Bouton Poussoir. Synoptique Le récepteur Capte le signal sonore (transducteur récepteur à ultrason) Amplifie le signal Transmet le signal analogique à la carte arduino pour traitement Transmet aussi un signal tout ou rien de détection d’un appui boutton Objectif du thème 2 Moteurs robot Carte arduino Shield Hacheur

Carte arduino uno Rôle Schéma électrique Objectifs:
Récupère le signal analogique et prend une décision ( détection appui bouton) Commande en conséquence l’activation des moteurs au travers d’une interface de puissance Carte fille HACHEUR ( basé un composant L298) En option : peut récupérer aussi le signal tout ou rien de détection de la carte récepteur Schéma électrique Objectifs: Comprendre le minimum pour mettre en œuvre un microcontrôleur Comprendre la fonction régulation

Schéma structurel

Présentation Fonctions Réalisation Compte rendu
Régulation de tension Astable Interrupteur commandé Régulateurs de tension linéaires Les composants Symboles Principe de fonctionnement La tension régulée par le composant est la tension aux bornes de OUT et ADJ La valeur de cette tension est spécifiée dans la document du composant LM317: 1,25 Volts : 5 Volts 7905: -5Volts 7815: 15 Volts Le LM317 nécessite des résistances supplémentaires pour obtenir les tensions usuelles Ce n’est pas le cas des familles 78xx par exemple La tension d’entrée doit être supérieure à la tension de sortie Notion de tension de déchet Contraintes sur la puissance dissipée Prévoir au besoin un ‘radiateur’ pour dissiper les pertes joules LM317 en TO220 7805 en TO66 7805 en TO92 7805 en SOT23 7815 en D2PACK On remarquera que le numéro des broches peut varier selon les symboles. Attention au moment du routage!!!!! Il faudra associer ces numéros avec les pastilles dans le bon ordre Vref

Régulation de tension Astable Interrupteur commandé LM317 Mise en œuvre minimum Objectif: On veut Vs=xx volts , trouver R4 er R5 𝑉 𝑠 = 𝑉 𝑟𝑒𝑓 1+ 𝑅 4 𝑅 𝑅 4 . 𝐼 𝐴𝐷𝐽 𝑉 𝑠 = 𝑉 𝑟𝑒𝑓 1+ 𝑅 4 𝑅 5 Formules exacte Vref = 1,25 V approchée Iadj Résultat de simulation Ve = 9 V Vs = 1,9 V

Régulation de tension Astable Interrupteur commandé LM317 Schéma d’application constructeur Voir datasheet Condensateurs de découplage (C2 et C5) On pourrait supprimer les diodes Limites de fonctionnement Tension d’entrée minimum Régulateur Low Dropout Energie dissipée Courant ISmax Pmax ( prévoir dissipateur thermique) Autres applications

Régulation de tension Astable Interrupteur commandé Autres régulateurs Schéma typiques d’applications

Carte récepteur Architecture contraintes Alimentation générale: Vcc=5V (fournie par la carte arduino) Alimentation mono-tension des AOP La carte doit être compatible avec un émetteur infrarouge (évolution future)

Physique des semi-conducteurs Diode Transistor
Diode Zéner La diode zéner Symbole Caractéristique tension/courant composants Se comporte comme une source de tension en polarisation inverse Vz0 Iz Se comporte comme un interrupteur ouvert Se comporte comme une diode en polarisation directe Modèle statique simple VF VF Le fléchage en convention zéner est souvent utilisé IF Vz Iz

Fonction Amplifier Fonction Filtrer Fonction Comparer Amplificateur opérationnel Symboles Alimentation Alimentation double ( montages traditionnels): +Vcc ,0V,-Vcc Alimentation monotension (single supply): +Vcc ,0V Nécessite des adaptations ou des montages spécifiques Notre solution: récréer une nouvelle référence de tension Etape 1 Scinder l’alimentation en 2 sources égales Etape 2 La source d’entrée est REFERENCEE à GND_MID (si flottante) Etape 3 Cablâge de l’AOP 2ème réferentiel de tension !! GND_MID 1er réferentiel de tension !! GND_A 12

L’AoP Masse virtuelle Travail à réaliser
Notre nouvelle référence des tensions est GNDMID Lors de vos mesures soyez attentif au placement de la « masse » de votre oscillo!!!! Travail à réaliser Etude des fonctions ( voir polycopié EN1- AOP) Calcul des valeurs des composants passifs Simulation sur Ltspice Routage de la carte Validation et mesures

Fonction Amplifier Fonction Filtrer Fonction Comparer Généralités Objectif Amplifie les signaux des capteurs Obtention en sortie d’un signal exploitable pour effectuer des traitements Structure générale des amplificateurs ve2 ie2 vs1 is1 alimentation en énergie sources amplificateur ve1 ie1 vs2 is2 GND Sortie Entrée Quadripôle linéaire ue us ie is Q.L. Charge Attaque Sous-ensemble Système MIMO Mise en équation complexe car 8 grandeurs liées Exemple de cas simple: Ampli de tension parfait Vs1=A11Ve1+A12Ve2 Vs2=A21Ve1+A22Ve2 Simplification du cas MIMO Chaque paire de bornes se comporte , vu de l’extérieur, comme un dipôle ROLE TRES IMPORTANT EN ELECTRONIQUE (recouvre la plupart des applications!)

Fonction Amplifier Fonction Filtrer Fonction Comparer Généralités Variantes de câblages et de structures La plupart des applications se limitent à 1 ou 2 entrées et 1 sortie Amplification en tension ou en courant Une entrée et une sortie Amplification différentielle 2 entrées et une sortie Amplificateur sommateur 2 entrées et une sortie ie2 vs1 is1 alimentation en énergie source amplificateur ve1 ie1 is2 GND charge alimentation en énergie ve2 ie2 vs1 is1 sources amplificateur ve1 ie1 GND alimentation en énergie ve2 ie2 vs1 is1 sources sommateur ve1 ie1 GND quadripôle A12=-A11=A → Vs1=A(Ve1-Ve2) A11=A12=A → Vs1=A(Ve1+Ve2) quadripôle amplificateur Ve2=0 et Vs2=0 Ie1=-Ie2=Ie et IS1=-Is2=Is Ici A=1 Ici A=1

Fonction Amplifier Fonction Filtrer Fonction Comparer Représentation fréquentielle Fonction de transfert Sortie Entrée Quadripôle linéaire ue us ie is Q.L. Charge Attaque En fonction des grandeurs utiles le nom donné à la fonction de transfert diffère Entrée Sortie H Nom ue us Av Amplification en tension ie is Ai Amplification en courant YT Trans-admittance ZT Trans-impédance Pe Ps Ap Amplification en puissance e(t) = E cos(t + e) e(t)  E = [E ; e] = E eje s(t) = S cos(t + s) s(t)  S = [S ; s] = S ejs H(j) = La réponse à une excitation sinusoïdale reste sinusoïdale pour un système linéaire

Fonction Amplifier Fonction Filtrer Fonction Comparer Représentation fréquentielle Amplification et déphasage L’amplification A l’amplitude du signal de sortie sur celle du signal d’entrée pour chacune des fréquences possibles du signal Le déphasage ϕ : différence entre la phase (argument) du signal de sortie et la phase du signal d’entrée pour chacune des fréquences possibles du signal Rappel sur les notations complexes A connaître absolument

Fonction Amplifier Fonction Filtrer Fonction Comparer Représentation fréquentielle Diagramme de Bode Pour différent 𝒘 (ou f) on mesure A et 𝝋 ( ou calculs théoriques) On calcule le gain en décibel: On trace sur une échelle semi-log GV et 𝝋 en fonction de 𝒘 (ou f) f 100Hz 200Hz 500Hz …….. A 1 0,9 0,8 𝝋 0o 5o 12o Retenu pour comparer des tensions en déciBel Définition du Bel Définition déciBel Rappel sur les échelles (voir GE11)

Fonction Amplifier Fonction Filtrer Fonction Comparer Représentation fréquentielle Un exemple Fonction de transfert Comportement de type filtre passe-bas

GPC = 10 log (0,5 Présentation Emetteur Recepteur Compléments Fonction Amplifier Fonction Filtrer Fonction Comparer GPC = 10 log (0,5 Représentation fréquentielle Bande de passante Défini une plage de fréquence pour laquelle le gain en tension reste « presque » constant Définition du « presque » Fréquences de coupures En général le seuil x est de -3dB Pourquoi -3dB? Correspond P = 0,5 Pmax En effet GPC = GPmax – 3 dB Conséquence:

Fonction Amplifier Fonction Filtrer Fonction Comparer Représentation fréquentielle Intérêt des diagrammes de Bode Permet de déterminer rapidement la réponse fréquentielle d’un système résultant de la mise en cascade de plusieurs quadripôles Le calcul n’est valable qu’à la condition que les différents blocs n’aient pas d’influence les uns sur les autres (notion d’impédances de sorties et d’entrées)

Fonction Amplifier Fonction Filtrer Fonction Comparer Modèles Amplificateur de tension Amplificateur parfait Ne doit pas gêner la source On retrouve toute la tension de la source Ne doit pas être gêner par la charge Source de tension parfaite Présente une amplification en tension constante ∀𝑓 Amplificateur imparfait Impédance d’entrée non infinie Impédance de sortie de sortie non nulle amplification non constante Zg ie is vg ve vso vs Zc vso=Av0ve Zg ie Zs is Ze vg ve vso vs Zc Toute les grandeurs sont complexes (barre omise pour faciliter les écritures!) vso=Av0ve

Fonction Amplifier Fonction Filtrer Fonction Comparer Modèles Amplificateur de courant Amplificateur parfait Ne doit pas gêner la source On retrouve toute le courant de la source Ne doit pas être gêner par la charge Source de courant parfaite Présente une amplification en courant constante ∀𝑓 Amplificateur imparfait Admittance d’entrée non nulle Admittance de sortie non infinie amplification non constante ie is Yg ig ve iso vs Zc iso=Ai0ie ie is Yg Ye Ys ig iso ve vs Yc iso=Ai0ie Toutes les grandeurs sont complexes

Fonction Amplifier Fonction Filtrer Fonction Comparer Modèles Amplificateur différentiel objectifs: amplifier la différence des tensions en entrée Les grandeurs « utiles » sont les tensions différentielles Vd = (Ve1 – Ve2) et Vsd = (Vs1 – Vs2) Amplificateur parfait ( 1 seule sortie) amplifier la différence des tensions en entrée Supprime le mode commun Ne gêne pas les sources d’entrées N’est pas gêné par la charge vMC ve1 ve2 vD ½ vD ve2 ie2 vs1 is1 alimentation en énergie sources amplificateur ve1 ie1 vs2 is2 GND Ve1 et ve2 s’exprime en fonction de: la tension de mode commun: VMC=½ (Ve1+Ve2) la tension de mode différentiel: VMD= ½ Ved ie1 + is Zc vD ie2 ve1 - vso vs ve2 En résumé

Fonction Amplifier Fonction Filtrer Fonction Comparer Modèles Amplificateur différentiel imparfait Amplifie la tension différentielle Mais malheureusement aussi la tension de mode commun! impédance différentielle et de mode commun non infinie impédance différentielle et de mode commun non nulle l ve2 ve1 zMC vD ½ zD=zMD ½ zD + - ie1 Nous avons pour la tension de sortie à vide + Zs is vD ZeD ie2 ve1 2ZMC - vso vs ve2 2ZMC Les constructeurs donne la valeur du taux de réjection de mode commun

Fonction Amplifier Fonction Filtrer Fonction Comparer Modèles Bilan de puissance d’un amplificateur La puissance active fournie par l’alimentation : (Vcc, Ialim) en monotension La puissance fournie par la source d’entrée: négligeable en général La puissance délivrée à la charge qui se décompose en 2 termes: Une puissance ‘de polarisation’ (non utile): PDC Une puissance utile: PU calcul d’une puissance active Soit des signaux électriques X(t) décomposable en une composante continue : X0 une composante alternative : Δx(t) Valeur moyenne NULLE! Pour des grandeurs sinusoïdales PU= 1 𝑇 0 𝑇 ∆𝑣(𝑡)∆𝑖 𝑡 𝑑𝑡 =VeffIeffcosϕ= 1 2 Re(V.I*) Le rendement est défini par: ie2 vs1 is1 alimentation en énergie source amplificateur ve1 ie1 is2 GND charge Ne pas confondre le bilan de puissance avec le gain en puissance de la source d’entrée par rapport à la sortie 𝐺 𝑃𝑑𝐵 =10log⁡( 𝐴 𝑣 𝐴 𝑖 ) 𝑃= 1 𝑇 0 𝑇 𝑣 𝑡 𝑖 𝑡 𝑑𝑡= 1 𝑇 0 𝑇 (𝑉 0 +∆𝑣(𝑡))( 𝐼 0 +∆𝑖 𝑡 )𝑑𝑡 𝑃= 𝑉 0 𝐼 𝑇 0 𝑇 ∆𝑣(𝑡)∆𝑖 𝑡 𝑑𝑡 PDC PAC= Pu

Fonction Amplifier Fonction Filtrer Fonction Comparer Amplificateur opérationnel Symboles et notations Fonctionnement L’ AOp seul est un amplificateur différentiel AOp parfait i+ et i- nul ( donc Zed et Zec ∞) Avd -> ∞ (ou constant et très grand (~105)) Impédance de sortie Zs =0 L’AOp est inexploitable seul pour faire une amplification!!!!!! SEUL: peut être utilisé en comparateur de tension simple SINON: il faut des composants en + Résistances, condensateurs… Différentes notations possibles Tension différentielle notée: Ved ou Vd ou 𝜀 Ad~105

Fonction Amplifier Fonction Filtrer Fonction Comparer Amplificateur opérationnel: régime linéaire La contre-réaction Principe Appliqué à l’AOp il faut avoir un bouclage de la sortie sur l’entrée V− de l’AOp Les hypothèses de calculs: i+ = i- = 0 Ved=0 -Vsat<Vs<+Vsat

Fonction Amplifier Fonction Filtrer Fonction Comparer AoP : Les outils Les calculs Arsenal du GE11 à votre disposition Thévenin, Norton, superposition et sans oublier loi des mailles et des nœuds! Théorème de Millman Les stratégies de calculs On détermine ce que valent V+ et V- en fonction de Ve et Vs en utilisant la propriété I+ = I- = 0 (Millman permet d’arriver rapidement aux résultats) En linéaire on écrit ensuite que V+ = V- pour déterminer Vs = f(Ve) En T.O.R. on détermine le signe de VD suivant la valeur de Ve et de VS Absence de contre réaction ou réaction positive V est le barycentre des potentiels voisins pondérés par l’inverse des impédances.

Fonction Amplifier Fonction Filtrer Fonction Comparer Amplificateur inverseur Schéma Courbes

Fonction Amplifier Fonction Filtrer Fonction Comparer Amplificateur non inverseur Schéma Courbes

Fonction Amplifier Fonction Filtrer Fonction Comparer Amplificateur Unité: montage suiveur Schéma Intérêt de ce montage Adaptation d’impédance! isole les blocs entre eux

Fonction Amplifier Fonction Filtrer Fonction Comparer Amplificateur fonction arithmétique Additionneur inverseur Additionneur non inverseur

Fonction Amplifier Fonction Filtrer Fonction Comparer Amplificateur fonction arithmétique Soustracteur Fait partie aussi des amplificateurs différentiels Additionneur/soustracteur

Fonction Amplifier Fonction Filtrer Fonction Comparer Amplificateur single supply Différentes solutions technologiques Objectif Utilisation d’une seule batterie Application portable ( piles, batterie ) Mise en oeuvre plus delicate Solution du thème2 Emploi d’AOP standard prévu pour du dual supply Amplification de type AC PRINCIPE: Obtenir une nouvelle référence placée au milieu de la plage d’alimentation Choix composants AOP rail to rail AOP « standard » (dual supply) Choix montage Amplification AC Amplification DC Etape 1 Scinder l’alimentation en 2 sources égales Etape 2 La source d’entrée est REFERENCEE à GND_MID (si flottante) Etape 3 Cablâge de l’AOP 2ème réferentiel de tension !! GND_MID 1er réferentiel de tension !! GND_A

Fonction Amplifier Fonction Filtrer Fonction Comparer Amplificateur single supply Comment scinder une alimentation unique? Point milieu en pratique Exemple 1 Exemple 2 Solution de notre E&R Diode zéner polarisée en inverse Si la source en entrée ne peut être référencé à GND_MID alors insertion d’un condo de liaison => blocage du continu

Fonction Amplifier Fonction Filtrer Fonction Comparer Amplificateur single supply Le cas de l’ampli non inverseur Tentatives Solution KO KO KO 15V

Fonction Amplifier Fonction Filtrer Fonction Comparer Fonction Filtrer Filtrer Objectif: supprimer ou conserver que certaines fréquences du signal d’entrée On distingue 4 grandes familles de filtrage Exemple de filtrage passe bas PASSE-BAS PASSE-HAUT PASSE-BANDE REJECTEUR DE BANDE Représentation temporelle Représentation fréquentielle

Fonction Amplifier Fonction Filtrer Fonction Comparer Fonction Filtrer Pour notre application Nous souhaitons conserver les signaux émis autour de 40Khz Supprimer les autres gammes de fréquences Voix , bruits ambiants Un passe bande convient donc (cependant compte tenu du comportement naturellement passe bande du récepteur US un passe bas ferait tout aussi bien l’affaire!)

Fonction Amplifier Fonction Filtrer Fonction Comparer Simulation filtre passe-bande

Fonction Amplifier Fonction Filtrer Fonction Comparer Passe Bande d’ordre 2 Modèle Fonctions de transfert Fréquence centrale : F0 Coefficient de qualité: Q Il défini la bande passante Bande passante Déduite des fréquences de coupures à -3dB FH et FL Diagramme de Bode paramétré en Q

Fonction Amplifier Fonction Filtrer Fonction Comparer Passe Bande d’ordre 2 Réalisation Plusieurs solutions existent: ‘pros and cons’ pour chaque solution 1 -Combinaison d’un passe-haut et d’un passe bas 2 –Structure de Sallen-Key 3 –Structure de Rauch (Multiple Feedback Biquad)

Fonction Amplifier Fonction Filtrer Fonction Comparer Passe-Bande Sallen Key Structure Fonction de transfert Pro/cons + bande passante +ratio valeur min/max Interaction Fo et Q Gain dépendent de Q Relation avec notre forme canonique: s=jw A=-H.Q et Q=1/ α =1/(2m)

Fonction Amplifier Fonction Filtrer Fonction Comparer Passe-Bande Sallen Key Calcul des éléments Les cahiers des charges définissent en général La fréquence centrale: F0 Le gain à F0 La bande passante (autrement dit Q) Algorithme de calcul 3 données et 6 inconnues!!!! Il faut réduire le nombre de degré de liberté en se fixant des valeurs On peut rajouter une donnée en imposant Ze

Fonction Amplifier Fonction Filtrer Fonction Comparer Passe-Bande MFB Pro/cons + bande passante +ratio valeur min/max Interaction Fo et Q Gain dépendant de Q Couramment utilisé pour Q petit et moyen (<20 ) Structure RETENU POUR NOTRE E&R Fonction de transfert Relation avec notre forme canonique: s=jw A=-H.Q et Q=1/ α =1/(2m)

Fonction Amplifier Fonction Filtrer Fonction Comparer Passe-Bande MFB Algorithme de calcul Les cahiers des charges définissent en général La fréquence centrale: F0 Le gain à F0 La bande passante (autrement dit Q) 3 données et 5 inconnues!!!! Il faut réduire le nombre de degré de liberté en se fixant des valeurs On peut rajouter une donnée en imposant Ze

Fonction Amplifier Fonction Filtrer Fonction Comparer Filtre ordre 1 Filtre passe-bas Approche fréquentielle fonction de transfert du 1er ordre de type passe-bas Diagramme de Bode C ic vc R1 iR1 vR1 ve vs Circuit intégrateur Variante: Circuit pseudo-intégrateur

Fonction Amplifier Fonction Filtrer Fonction Comparer Filtre ordre 1 Filtre passe-bas Approche temporelle Mise en évidence de la forme intégrale Circuit utilisé en régulation ( 2ème année cours d’automatique) intégrateur pur

Fonction Amplifier Fonction Filtrer Fonction Comparer Filtre ordre 1 Filtre passe-haut Approche fréquentielle fonction de transfert du 1er ordre de type passe-bas Diagramme de Bode Circuit dérivateur Circuit pseudo-dérivateur

Fonction Amplifier Fonction Filtrer Fonction Comparer Filtre ordre 1 Filtre passe-haut Approche temporelle Mise en évidence de la forme dérivée Circuit utilisé en régulation ( 2ème année cours d’automatique) dérivateur pur Le montage dérivateur est très sensible aux parasites (dv/dt grand). Aussi, est-il fréquent de n’utiliser qu’un pseudo-dérivateur qui n’a l’effet de dérivation que pour les basses fréquences.

Fonction Amplifier Fonction Filtrer Fonction Comparer Fonction Comparer Notre récepteur US Bloc détecteur de crête La constante C3 et R9 permette d’ajuster la durée d’activation des moteurs Bloc comparateur de tension P3 permet d’ajuster le seuil de détection

Fonction Amplifier Fonction Filtrer Fonction Comparer AOP : régime non linéaire Comparateur boucle ouverte Rappel vs ve+ ve- vd AOp parfait i+ et i- nul ( donc Zed et Zec ∞) Avd -> ∞ (ou constant et très grand (~105)) Impédance de sortie Zs =0 L’hypothèse Vd=0 n’est plus valide! Le fonctionnement de l’AOp est NON-LINEAIRE Si Ve+ > Ve- alors VD > 0 donc VS = VH Si Ve+ < Ve- alors VD < 0 donc VS = VL

Fonction Amplifier Fonction Filtrer Fonction Comparer Comparateur à hystérésis Comparateur trigger de schmitt direct Fonctionnement bi-stable Caractéristique de transfert vs ve R1 R2 Vs=VL Vs=VH Exemple de chronogramme

Fonction Amplifier Fonction Filtrer Fonction Comparer Comparateur à hystérésis Comparateur trigger de schmitt inverse Fonctionnement bi-stable Caractéristique de transfert Vs=VL Vs=VH vs ve R1 R2 v1 vD Exemple de chronogramme

Fonction Amplifier Fonction Filtrer Fonction Comparer Comparateur à hystérésis Comparateur trigger de schmitt à fenêtre réglable Ve1 : seuil réglable , Ve2 tension d’entrée Caractéristique de transfert Attention à ne pas confondre le montage avec le soustracteur!! Vous noterez le bouclage à réaction positive

Aop Réel Imperfections de l’Aop Vers un modèle plus complexe 1- Le gain Ad dépend de la fréquence 2- Ze n’est pas infini! notion d’impédance différentielle et de mode commun 3- Les courants d’entrées statiques ne sont pas nuls notion de courant différentiel et courant d’offset 4- Pour V+ = V- = 0 la sortie n’est pas nulle! => dissymétrie entre les 2 bornes notion de tension d’offset 5- La tension de sortie chute avec le courant débité notion d’impédance de sortie VIO ZMC+ + ZS IS S ZD Ibias+ - ADvD Ibias- ZMC- Pour l’étude des effets on distinguera les aspects statiques (point 3 à 5 )et dynamique (1 et 2) En appliquant le théorème de superposition ( hypothèse de linéarité) il est possible d’étudier la contribution de chaque erreur séparément.

Aop Réel Imperfections statiques Tension de décalage VIO notée aussi parfois VOS Tension virtuelle ramenée à l’entrée représentative de la tension de décalage obtenu en sorte lorsque V+=V-=0 Ordre de grandeur 1mV pour le 741, 3mV pour le TL081 Exemple de conséquence VIO + AOP idéal S Ibias+ - Ibias- Circuit non-inverseur Circuit intégrateur Solution proposée par certains AOP Le décalage en sortie est d’autant plus marqué que le gain en boucle fermé est grand Dérive en sortie dûe à la charge de C

Aop Réel Imperfections statiques VIO Ibias+ Ibias- - + S AOP idéal Courant de polarisation Sont la conséquence des dissymétries internes et des imperfections des transistors constituant l’Aop Les constructeurs donnent IIB = ½ (Ib+ + Ib-) la moyenne de ces courant IIO = IOS= (Ib+ - Ib-) la différence de ces courants Solution pour minimiser cette influence Faire en sorte que les impédances vues des bornes + et – soient ‘identiques’

Aop Réel Imperfections statiques Imperfections en sortie Courant de sortie limité par l’étage de sortie de l’Aop Protection en courant intégrée 20mA Tension de sortie chute en fonction du courant Générateur de thévenin équivalent Excursion maximale en sortie Tension de déchet => Donnée constructeur: output voltage swing Aop optimisé dit RAIL To RAIL Utilisé en mono-tension (plage d’excursion critique) Zs=Rs=75Ω pour un u741 ADvD ZS IS S Courbe en boucle ouverte Ne pas confondre Zs avec ZsBF , l’impédance du sytème complet avec rebouclage obtenu avec les éléments externes à l’AoP

Aop Réel Imperfections dynamiques Fonction de transfert en BO L’amplification Avd n’est pas constante en fonction de f Elle est de nature complexe: 1er ordre (approximation) les constructeurs intègrent dans certains AOP un condensateur permettant de limiter la bande passante afin de d’assurer la stabilité en BF de l’AOP: on parle d’AoP Frequency compensated PARAMETRE IMPORTANT B1=unity-gain bandwidth Fréquence pour laquelle HBOdb=0dB On observe une deuxième cassure: les constructeurs en optimisent l’emplacement afin de faciliter la stabilité en BF de l’AOP Notion de marge de phase et de gain : Cours 2ème d’automatique f0 fréquence de coupure à -3db en BO

Aop Réel Imperfections dynamiques Bande passante petits signaux en Boucle Fermée L’amplification n’est constante en BF!! On constate un baisse de l’amplification accompagnée d’un déphasage à partir d’une certaine fréquence En changeant l’amplification (nv jeux de résistances) cette fréquence n’est plus la même TL071 Vcc±= ± 15 V R1 = 1 kΩ R2 = 10 k Ω R1 = 1 kΩ R2 = 100 k Ω

Aop Réel Imperfections dynamiques Bande passante grand signaux Le slew-rate noté SR : unité [V/µs] Due au condensateur interne utilisé pour la compensation en fréquence En sinus défini une bande passante grand signal 𝒇≤ 𝑺𝑹 𝟐𝝅𝑽𝒔𝒎𝒂𝒙 Ordre de grandeur

Aop Réel Imperfections dynamiques La règle du produit-gain bande Le produit gain-bande est égale à B1=A0f0 B1 est une caractéristique interne de l’AOP TL081: B1=3Mhz TL071:B1=1Mhz La règle (sans démonstration): produit gain-bande en boucle fermé = produit gain-bande en boucle ouverte B1=A0BFfcBF=A0f0

Aop Réel Structure interne simplifiée Décomposition en schéma blocs Les structures ‘transistors’ vues en EN2 Étage d’entrée: amplification différentielle Étage de sortie: Amplification en courant Étage intermédiaire: amplification en tension

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